[发明专利]基于图像识别的两轮平衡车驾驶辅助方法及系统

权利要求书

1.一种基于图像识别的两轮平衡车驾驶辅助方法，其特征在于，包括：

基于两轮平衡车的加速度传感器获取的第一传感信息和陀螺仪传感器获取的第二传感信息，通过预设的传感信息融合算法对所述第一传感信息和所述第二传感信息进行融合确定所述两轮平衡车的姿态信息，其中，所述传感信息融合算法基于改进的自适应卡尔曼滤波算法构建；

基于所述两轮平衡车的图像传感器获取的图像传感信息，对所述图像传感信息进行图像分割以及特征提取，并通过映射函数确定所述两轮平衡车所行驶路面导致的平衡控制噪声；

根据所述姿态信息、所述图像传感信息结合所述平衡控制噪声，通过预设平衡控制算法协同控制所述两轮平衡车的速度和姿态，实现对所述两轮平衡车的平衡控制。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述通过预设的传感信息融合算法对所述第一传感信息和所述第二传感信息进行融合确定所述两轮平衡车的姿态信息包括：

分别将所述第一传感信息和所述第二传感信息作为第一状态变量，以及所述第一传感信息的第一漂移信息和所述第二传感信息的第二漂移信息作为第二状态变量；

根据所述第一传感信息和预测加速度信息、所述第二传感器和预测角速度信息，确定测量噪声协方差矩阵，并基于所述测量噪声协方差更新所述传感信息融合算法的滤波增益方程；

结合时变渐消因子和收敛调整系数，判断所述滤波增益方程是否收敛，若所述滤波增益方程收敛，则对所述第一传感信息和所述第二传感信息进行融合确定所述两轮平衡车的姿态信息。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述第一传感信息和预测加速度信息、所述第二传感器和预测角速度信息，确定测量噪声协方差矩阵如下公式所示：

S_C(t)＝A(t-1)S_C(t-1)+B(t-1)H(t)

其中，V(t)表示t时刻的测量噪声协方差矩阵，T表示时间周期，Z(t)表示t时刻的测量矩阵，H(t)表示t时刻的状态估计矩阵，S_C(t)表示t时刻的状态变量矩阵；

A(t-1)表示t-1时刻状态转移矩阵，B(t-1)表示t-1时刻输入控制矩阵；

所述基于所述测量噪声协方差更新所述传感信息融合算法的滤波增益方程如下公式所示：

K(t)＝V(t)(1-d_t)H^T(t)K(t-1)

其中，K(t)、K(t-1)分别表示t时刻和t-1时刻的滤波增益方程，d_t表示t时刻的估计均方误差值，H^T(t)表示t时刻的状态估计矩阵的转置矩阵；

所述结合时变渐消因子和收敛调整系数，若所述滤波增益方程小于等于收敛判据，则判定所述滤波增益方程收敛，其中，所述收敛判据如下公式所示：

其中，P_CON表示收敛判据，time_loss表示时变渐消因子，con_c表示收敛调整系数，P(t|t-1)表示t-1时刻对t时刻收敛性的状态估计，K₀(t)表示t时刻对应的初始滤波增益方程。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于所述两轮平衡车的图像传感器获取的图像传感信息，对所述图像传感信息进行图像分割以及特征提取，并通过映射函数确定所述两轮平衡车所行驶路面导致的平衡控制噪声包括：

将所述图像传感信息转换为灰度图像，并对所述灰度图像进行竖直等量分割，得到多个灰度子区域；

按照灰度值对所述多个灰度子区域进行图像划分，将所述多个灰度子区域划分为多个图像区间，并对所述多个图像区间进行像素点统计，确定每个图像区间中像素点占全局像素点的全局比例，构建像素集合数组；

对所述像素集合数组进行差分绝对值计算确定所述像素集合数组的概率密度分布值，并通过映射函数确定所述两轮平衡车所行驶路面导致的平衡控制噪声。